Способ линеаризации характеристик частотных преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСНИХссвмлапцнвмпРЕСПУБЛИК ИЮ (111 5334 С О К 23/14 Я СКОМУ СВИДЕТОЧЬСТВУ НА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Куйбыаевский электротехнический институт связи(56) Авторское свидетельство СССР В 765743, кл. 0 01 К 23/14, 1980,Авторское свидетельство СССР У 434329, кл. 0 01 В 23/14, 3971. (54) СПОСОБ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 352) Изобретение относится к области электроизмереиий и позволяет повысить оперативность и качество настройки. ; Тракт 1 предназначен для выделения разности частот неуправляемого и управляемого величиной измерения генераторов, тракт 2 - для выделения разности частот стабилизированного по частоте и управляемого измеряемой величиной генераторов, Тракт 2 включает неуправляемый генератор 6, делители 7 и 9 частоты и схему 8 вычитания. Тракт 1 состоит из стабилизированного по частоте генератора 3, генератора 4, управляемого измеряемой величиной, и схемы 5 вычитания, На измерителе О определяют отношения полученных частот. 1 нл.12Изобретение относится к электроиэмерениям и предназначено для линеаризации характеристик частотных преобразователей.Цель изобретения - повышение оперативности и качества настройки (линеаризации) посредством обеспечения возможности однозначной, безэталоиной процедуры настройки (контроля характеристик) при одновременном повышении точности и стабильности настройки.Поставленная цель достигается за счет введения в алгоритм преобразователя сигнала, стабилизированного по частоте.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства (вторичного частотного преобразователя), реализующего способ; на фиг. 2 - графики, показывающие зависимость частоты сигналов способа от измеряемой величины; в данном случае этой величиной является перемещение (зазор или толщина диэлектрических покрытий).Устройство для реализации способа содержит первый 1 и второй 2 тракты формирования разностных частот. Пер,вый тракт 1 состоит из стабилизированного по частоте генератора 3 и управляемого измеряемой величиной генератора 4, схемы 5 вычитания, первый и второй входы которой соединены соответственно с выходами стабилизированного генератора 3 и управляемого измеряемой величиной генератора 4, а выход является выходом первого трактаформирования раэностной частоты, второй выход которого подключен к выходу управляемого измеряемой величиной генератора 4 и соединен с входом второго тракта 2 формирования разностной частоты.В состав второго тракта 2 формирования разностной частоты входят неуправляемый генератор 6, делитель 7 частоты, схема 8 вычитания, первый и второй входы которой подключены соответственно к выходу делителя 7 частоты и выходу неуправляемого генератора 6, а выход - к входу второго делителя 9 частоты, выход которого является выходом второго тракта 2, вход которого соединен с входом первого делителя 7 частоты. Выходы первого и второго трактовформирования разностных частот под 116642 ключены соответственно к первому и второму входам измерителя 1 О отно 1 пения частот.Первичный частотный преобразователь включен в цепь обратной связи управляемого измеряемой величиной генератора 4.Кроме того, во втором тракте 2 может быть использован третий делитель 11 частоты, вход которого образует второй вход второго тракта 2,а его выход посредством переключателя 12 соединен с вторым входом схемы 8 вычитания, причем второй вход второго тракта подключен к третьему выходу первого тракта 1, а третий выход первого тракта является выходом стабилизированного генератора 3.Прямая 13 (фиг. 2) изображает 5 частоту стабилизированного по час 25 за35 4 а 45 50 55 тоте (кварцевого) генератора 3, прямая 14 - это частота 6, котораяполучена делением частоты стабилизированного генератора 3, что осуществляется делителем 11 частоты с ко:эффициентом деления и. Если используется неуправляемый генератор 6,то прямая 14 - это его частота Р.,Остальные графики показывают зависимости частот от измеряемой величины.15 - частота Руправляемого изМмеряемой величиной генератора 4;16 - частота Р(ю)/1, получаемая навыходе делителя 7 частоты скоэффициентом деления Е; 17 - разиостнаячастота ЬР,(х) Рь- Р(х)получаемая на выходе схемы 5 вычитания, а18 - разностиая частота аР (Х) =Ж Р 1 в-- "ф, которая получается1: ина выходе схемы 8 вычитания,Устройство, реализующее способ,работает следующим образом.Частота Рна выходе управляеймого измеряемой величиной "х" генератора 4 зависит от текущего значения этой величины, причем с увеличением х эта частота может какувеличиваться, так и уменьшаться,что определяется конкретной схемойиспользуемого генератора с параметрическим преобразователем.Сигналы с выхода управляемогоизмеряемой величиной генератора4 и с выхода стабилизированногопо частоте генератора 3 подаются навходы схемы 5 вычитания, на выходекоторой формируется сигнал разностной частоты ьР,(х)1 Рм -Рц(х),гдеР - частота на выходе генератораке3. Полученный сигнал разностной частоты еР (х) подается далее на первый (высокочастотный) вход измерителя 10 отношения частот.Сигнал с выхода генератора 4 подается также на первый вход второго тракта 2 формирования разностной частоты, где он преобразуется в делителе 7 частоты, на выходе которого получается сигнал частоты Рц(х)Ь, где К - коэффициент деления частоты. Затем этот сигнал и .сигнал с выхода неуправляемого генератора 6 частоты Р подаются на соответствующие входы схемы 8 вычитания, на выходе которой формируется сигнал разностной частоты АР (х)= Р (х) В-Р . Если вместо сигнала с выхода неуправляемого генератора используется сигнал с выхода стабилизированного генератора 3, что осуществляется посредством переключателя 12, то сигнал разностной частоты на выходе схемы 8 вычитания будет иметь частоту Р 2 (х) РАЙ х) ф Рке п где и коэффициент деления частоты делителя 11 частоты. Сигнал с выхода схемы 8 вычитания, претерпев преобразование в делителе 9 частоты, где его частота становится равной .ьР(х)/ш, подается на второй вход измерителя 10 отношения частот. Счетчик, входящий в состав измерителя 10 отношения частот, подсчитывает количество импульсов Я(х) поступающих по первому входу за половину периода (он равен длительности импульса) следования импульсов по второму входу. При этом величина Ч(х) будет пропорциональна измеряемой величине МНастройка 1 т.е. линеаризация характеристик) устройства при использовании конкретного вида первичного преобразователя частоты состоит в выборе таких значений параметров 1 и и, которые обеспечат необходимый уровень линеариэации. Эти значения выбираются экспериментально путем подбора.Линеаризация характеристик обеспечивается прн нескольких значениях коэффициента Е . Каждому иэ этих значений соответствует определенное значение коэффициента И (или определенное значение частоты сигналаО 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на выходе неуправляемого генератора6 - Р) .То значение коэффициента к , прикотором получается наиболее высокийрезультат, т.е. обеспечивается наибольший динамический диапазон линеаризации при заданной погрешностиизмерений, зависит от конкретноговида характеристики первичного преобразователя, а именно, он ограничен сверху теми значениями измеряемого параметра, при которых характеристика первичного преобразователявыходитв область насыщЕнияТаким образом, гарантированный выбор значений к и п, обеспечивающихнеобходимый уровень линеаризации,возможен во всех случаях, но приусловии непрерывности и монотонностихарактеристики первичного преобразователя, При этом выбор может бытьосуществлен одним из двух способов.Первый из этих способов выборапараметров включает следующую последовательность действий.1. Обеспечить нулевое .значениеизмеряемой величины (к =О) и задать1=2. Установить соответствующиморганом настройки) нулевое показание цифрового индикатора.2. Используя эталонные значенияизмеряемой величины и варьируя и(или Г ) производятрадуировку устройства по заданной точности измерений.3. Для каждого значения и(или Р )полученного таким образом, определяют границы диапазона линеаризации.За эти границы принимают крайниезначения показанийиндикатора, прикоторых измерения выполнялись с заданной точностью.4. Операции 1-3 выполняютдля к = 1ик=3.5. Выбирают те значенияи и,для которых был получен наибольшийдиапазон линеаризации.Второй способ выбора параметроввключает следующую последовательность действий,Снимают выходную характеристикууправляемого измеряемой величинойгенератора 4, т.е. получают зависимость его частоты от значенийизмеряемой величины к .К входу делителя 9 частоты под-ключают лабораторный генератор. Изменяют его частоту Р , контролируялгпри этом по цифровому индикаторусоответствие его показаний значению Х эталонных образцов, т.е, получают зависимость частоты Р(х) от величины Х.Задавая 1 =1,3, для каждого из этих значений вычисляют величину коэффициента и по формулефе (1)ГхД 10лг, 1где Х; - значение 1-го эталонногообразца величины х.Частоту Р определяют по формулеР =Р(х)В-Ра,р, Сх), Р) 15Непрерывность и монотонность характеристики первичного преобразователя позволяет при вычислениях по соотношениям(1) и (2) ограничиться использованием всего лишь двух эталонных образцов величины х , значения которых близки к границам диапазона измерений. В полном объеме операции и по 25 первому и по второму способам выбора параметров линеариэации характеристик выполняется только один раз, Иными словами, для устройств, укомплек-тованных Однотипными первичными 30 преобразователями, устанавливается одно (наилучшим образом выбранное) значение коэффициента К,В результате при работе с устройством появилась воэможность ОГ З 5 .раничиться периодическим оперативным) контролем положения линеаризованной характеристики по одной точ" ке диапазона, что осуществляется простым совмещением начальной час О тоты РГО) управляемого измеряемой величиной генератора 4 (т.е. х О) с частотой стабилизированного генератора 3. В результате отпала необходимость в проведении периодической настройки устройства по эталонным образцам.При этом, наряду с высокой оперативностью контроля, повысилось и качество настройки. Действительно, настройка по опорной стабилизированной частоте) осуществляется манипуляцией частоты единственного управляемого измеряемой частотой величиной генератора 4, что позволяет путем совмещения частот (установка нуля однозначно, быстро и точно восстановить форму выходной характеристики в плоскости параметр- частота.Формула изобретенияСпособ линеаризации характеристик частотных преобразователей, основанный на определении отношения двух частот, первая из которых является разностной частотой, причем ее получают в результате выделения разности частот неуправляемого и управляемого измеряемой величиной генераторов, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности и качества настройки, в качестве второй частоты при определении отношения двух частот используется вторая разностная частота, которая получается в результате выделения разности частот стабилизированного по частоте и управляемого измеряемой величиной генераторов .каз 637/50 Тираж 730 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретениЯ и 113035, Москва, Ж, Раушсно Помитета СССРоткрытийская наб., д 5 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул,Проектная Составитель В. Зюбин едактор М. Петрова Техред А.Кикемезей Корректор Е. Сирохман